- ベストアンサー
直列コンデンサの電界と充電電圧の問題の解説と解答
ybnormalの回答
- ybnormal
- ベストアンサー率50% (220/437)
問題のコンデンサが、二つのコンデンサが直列接続されたものと等価であるということは理解しているようなので、その前提で進めます。上側のコンデンサ（空気を挟んだ平行版）をＣ１、下側のコンデンサ（誘電体を挟んだ平行版）をＣ２と呼ぶとことにします。 > 与えられたd0のコンデンサの電界をd1のコンデンサでも使っています。 > 何故この様な回答になるのかわかりません。 いや、使ってないと思います。 E1=Q/(ε0*A)のことを指しているのだと思いますが（これ以外に、それっぽいところはありません）、これはＣ１に関して立てられた式で、d0(つまり、Ｃ１＋Ｃ２の全コンデンサ）について立てられた式ではありません。 で、あなたの解答ですが、 > d0のコンデンサの電圧 > V=E/dより、 > 7*10^4/1*10^-3=70 すでにここからおかしいですね。 Ｖ＝Ｅｄじゃないですか？ 解き方は、解答のようなやりかたでもいいし、こういうやり方もできます。 V1=(d0-d1)*E1 V2=d1*E2 (a)で、E1/E2とd0, d1, εrの関係は分かっており、(b)でd0, d1, εr, E1が与えられているので、Ｅ２を計算できます。あとは、上のV1,V2を計算して足し合わせれば、全コンデンサにかかる電圧が出ます。
関連するQ&A
- 電界の強さE=D/εとE=V/dの使い分け
電界の強さはE=D/ε（D：電束密度、ε：誘電率）とE=V/d（V：電圧、d：極板間隔）の２通りがありますが、以下の問題（電験３種過去問題）を解いていて意味が解らなくなりました。 問題(1)：http://www.jikkyo.co.jp/kakomon/denken3_kakomon/h22/riron/h22r_no02.html 解答(1)：http://www.jikkyo.co.jp/kakomon/denken3_kakomon/h22/riron/h22r_no02_kaisetsu.pdf 問題(2)：http://www.jikkyo.co.jp/kakomon/denken3_kakomon/h21/riron/h21r_no02.html 解答(2)：http://www.jikkyo.co.jp/kakomon/denken3_kakomon/h22/riron/h22r_no02_kaisetsu.pdf 問題(3)：http://www.jikkyo.co.jp/kakomon/denken3_kakomon/h21/riron/h21r_no17.html 解答(3)：http://www.jikkyo.co.jp/kakomon/denken3_kakomon/h21/riron/h21r_no17_kaisetsu.pdf 問題(1)では電界Eは誘電率と無関係に電極の形状と位置関係で決まっているのに 問題(2)、(3)では誘電率が影響していると解答にあります。 考えれば考えるほど混乱します。果たしてどちらなんでしょうか？
- ベストアンサー
- 物理学
- コンデンサーの問題
静電容量がC、2CのふたつのコンデンサーC1、C2が直列につながれ、内部抵抗の無視できる起電力Vの電池、スイッチSでできた回路がある。 最初、コンデンサーC1には、電荷が図のように、＋q、－q蓄えられている。コンデンサーC2には最初、電荷はないものとする。この状態でスイッチを閉じたとき、コンデンサーC1、C2に蓄えられる電気量はそれぞれいくらか。 電場の向きからVとC1でC2を充電すると考えて、 V＋Q1/C＝Q2/2C （電位の式） Q1＋Q2＝q （電荷保存） にして計算すると Q1＝q-2CV/3となり解答のQ1＝2CV-q/3と符号が逆になります。 q-2CVが正か負かわからないんですがq-2CV/3に絶対値をつけとけばいいんでしょうか よく分からないので教えてください
- 締切済み
- 物理学
- コンデンサの問題
コンデンサの問題について、正しい答えが分からず困っています。自分なりに解いてみたので答えが正しいかどうか、また、考え方に至らないところがあればそこも詳しく教えていただきたいです。 ___________ ___|___ | | | ___|___ c1 c2 ___ v0 |_______| | |____________| 上の図のように並列につながれた平行導体板コンデンサc1とc2を電圧v0まで充電した。c1とc2の静電容量はCであり、平行導体板のdである。この状態から電圧源を回路から切り離した後、c1の一方の導体板を外力によりゆっくり引き離し、平行板の間隔が2dとなるようにした。平行導体板コンデンサの端効果は無視できるものとして、以下の問に答えよ。 問1 電圧源を切り離し、外力を加えた後のc1の平行導体板間の電圧を求めよ 問2 c1の導体板間隔の変化に伴ってc1からc2に移動した電荷量の絶対値を求めよ 切り離した直後のc1,c2の電荷の和が外力を加えた後も保存されると考え、 q0=cv0 2q0=(c+c)v0 切り離した直後の正電荷の和 2q0=q1+q2=(c1+c2)v=(c/2+c)v 外力を加えた後の正電荷の和 v=2/(3c)*2q0=4/(3c)*q0=4/3 v0 外力を加えた後に両方のコンデンサにかかる電圧 (問1) q1=c/2 * 4/3 v0=2/3 cv0 c1の電荷 q2=4/3 cv0 c2の電荷 切り離した直後のc1の電荷と外力を加えた直後のc1の電荷を比べると1/3cv0の差があり、移動した電荷量は1/3cv0 (問2) また、この後の問に外力を加えたあとの回路でエネルギーの保存則が成り立つことを示せとあるのですが、これはただ抵抗によるジュール熱も電池による仕事も存在しないから外力による仕事は全て静電エネルギーになるということを言えばいいのでしょうか。それとも何か式の上で保存則が成り立つということを示さなければいけないのでしょうか？ 図も式も見づらく申し訳ないですが、よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 直列に接続したコンデンサにかかる電圧の求め方
教えてください。 http://denken3.biz/denkenmuryou.pdf この資料の20ページ目の例題についてですが、21ページ目の解説で、 C23に加わる電圧の求め方 直列に接続したコンデンサにそれぞれかかる電圧は、 V=C1×V / C1+C23 これがイマイチ納得できないのですが、コンデンサの場合はそうなる、と考えればいいのですか？
- ベストアンサー
- 物理学
- 電験・理論 コンデンサの並列と直列について
ttp://www.jikkyo.co.jp/kakomon/denken3_kakomon/h18/riron/h18r-no17.htm 上記, URLの平成18年 理論 問17の問題についてなのですが、 手元の参考書には金属板が11枚あるので、10組のコンデンサが並列接続されているのと 等しいとか書かれています。 なぜ、直列接続ではなく並列接続と同じ扱いになるのでしょうか？ よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 電気・電子工学
- 高校物理、コンデンサーの直列つなぎ
図のように、直列につながれたコンデンサー全体にVの電圧をかける。このとき、C1,C2にかかる電圧をそれぞれV1,V2とすると、それぞれのコンデンサーが蓄える電気量Q1,Q2はQ1=C1V1,Q2=C2V2. V=V1+V2.また、赤線部分の電気量の和は０だから（☆）、 ーQ1+Q2=0⇔Q1=Q2 次に、コンデンサー２つを電気容量Cの１つのコンデンサーとみなした時、同じ電圧Vをかけたとき、同じ電気量Qが蓄えられなければならないから、Q=CV. V=Q／C,V1=Q1／Ｃ１、V2=Q2／Ｃ２ 以上より、1／Ｃ＝１／Ｃ１＋１／Ｃ２ ☆はなぜ成り立つのでしょうか?
- ベストアンサー
- 物理学
- 電荷のある直列コンデンサーに電圧をかけると？
電荷のある直列コンデンサーに電圧をかけると？ 直列につないだ２つの異なる抵抗に並列に同じ容量のコンデンサーを各１個ずついれ入れ、電源につないだあとコンデンサーと抵抗の間の配線を切ると、コンデンサー間に電荷たまりますが、コンデンサーの電源側の電荷はどうなりますか？
- ベストアンサー
- その他（インターネット・Webサービス）
- 直列と並列回路の判断
下記サイトの平成14年電験理論・問9の問題です。 ttp://www.jikkyo.co.jp/kakomon/denken3_kakomon/h14/riron/h14r-no09.htm この回路は並列になるらしいですが、その判断は どの部分ですればいいのかがわかりません。 スイッチが閉じられた時にC1からC2へと電荷が移動し、 電荷が同じ方向を向くからでしょうか？ よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 電気・電子工学
お礼
間隔d1の方を計算する時にεrで割っているというところですね。。 色々とためになりました。ありがとうございました。